JP2008275761A - Liquid crystal display device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に係り、特に明所から暗所を含む広範な環境で反射表示が可能で、かつ広視野角で高画質の透過表示が可能な液晶表示装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of reflective display in a wide range of environments including a bright place to a dark place and capable of high-quality transmissive display with a wide viewing angle and a method for manufacturing the same.
現在、IPS(In Plane Switching)方式やVA(Vertical Alignment)方式等の広視野角の透過型液晶表示装置が各種機器のモニターとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。その一方で、携帯電話やデジタルカメラを始めとする携帯型の情報機器にも液晶表示装置が普及している。携帯型情報機器は、主に個人で使用するが、最近では表示部を角度可変にしたものが増加しており、斜め方向から観察する場合が多いため広視野角が望まれている。 Currently, transmissive liquid crystal display devices with a wide viewing angle, such as the IPS (In Plane Switching) method and the VA (Vertical Alignment) method, are widely used as monitors for various devices, and are used as televisions with improved response characteristics. Yes. On the other hand, liquid crystal display devices are widely used in portable information devices such as mobile phones and digital cameras. Portable information devices are mainly used by individuals, but recently, the number of display units with variable angles is increasing, and a wide viewing angle is desired because they are often observed from an oblique direction.
携帯型情報機器用の表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む多様な環境下で用いられるため、半透過型であることが望まれる。半透過型の液晶表示装置は、1画素内に反射表示部と透過表示部とを有する。 A display device for a portable information device is used in various environments including outdoors from a sunny day to a dark room, and thus it is desired to be a transflective type. The transflective liquid crystal display device has a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel.
反射表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行い、周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。一方、透過表示部は、バックライトを用いて、環境によらず輝度が一定であるため、屋内から暗室までの比較的暗い環境下で高コントラスト比の表示が得られる。この両者を兼ね備えた半透過型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む広範な環境下で高コントラスト比の表示が得られる。 The reflective display unit reflects and displays light incident from the surroundings using a reflector, and the contrast ratio is constant regardless of the surrounding brightness, so it is a relatively bright environment from outdoor to indoors in fine weather. Good display is obtained below. On the other hand, the transmissive display unit uses a backlight and has a constant luminance regardless of the environment, so that a display with a high contrast ratio can be obtained in a relatively dark environment from indoors to a dark room. A transflective liquid crystal display device having both of these characteristics can display with a high contrast ratio in a wide range of environments including the outdoors from a sunny day to a dark room.
従来から、広視野角の透過表示で知られるIPS方式を半透過型にすれば、反射表示と広視野角の透過表示が同時に得られるのではないかと期待されてきた。例えば、特許文献1には、半透過型IPS方式が記載されている。 Conventionally, it has been expected that a reflective display and a transmissive display with a wide viewing angle can be obtained at the same time if the IPS system known for the transmissive display with a wide viewing angle is made a transflective type. For example, Patent Document 1 describes a transflective IPS system.
この半透過型IPS方式の液晶表示装置では、二枚の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶パネルの上側と下側の外面の全面に位相差板を配置する。しかし、位相差板には視角依存性があるため、仮に、液晶層の法線方向において液晶層と複数の位相差板の位相差と軸配置を最適化しても、法線方向から離れるにつれて暗表示のための最適条件から急速に外れる。 In the transflective IPS type liquid crystal display device, retardation plates are arranged on the entire upper and lower outer surfaces of a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer is sealed between two transparent substrates. However, because the retardation plate has a viewing angle dependency, even if the phase difference and the axial arrangement of the liquid crystal layer and the plurality of retardation plates are optimized in the normal direction of the liquid crystal layer, the darker as the distance from the normal direction increases. Rapidly deviates from optimal conditions for display.
位相差板の視角依存性は、その位相差板の厚さ方向の屈折率を調節することにより低減できるが、完全に無くすことはできない。その結果、半透過型IPS方式では、視角方向における暗表示透過率の増大が大きく、その透過表示の視角特性は、透過型IPS方式に比べて低い。 The viewing angle dependence of the retardation plate can be reduced by adjusting the refractive index in the thickness direction of the retardation plate, but cannot be completely eliminated. As a result, in the transflective IPS system, the increase in dark display transmittance in the viewing angle direction is large, and the viewing angle characteristics of the transmissive display are lower than in the transmissive IPS system.
また、非特許文献1は、外部設置の位相差板に替えて、パネル内部に位相差板(位相差層)を内蔵させた場合の設置構造と表示特性を開示する。 Non-Patent Document 1 discloses an installation structure and display characteristics when a retardation plate (retardation layer) is built in the panel instead of an externally installed retardation plate.
なお、特許文献2には、VA方式において、位相差層を液晶層に近接するように配置し、かつこれをパターンニングして反射表示部にのみに配置している。しかし、広視野角の透過表示を与えるIPS方式への応用については考慮されていない。なお、内蔵の位相差層を有する半透過型IPS方式を透過型IPS方式と同等の広視野角とするための考察を開示したものとしては、特許文献3がある。
透過型IPS方式では、液晶層がホモジニアス配向であり、第1の基板と第2の基板の外面に設置された偏光板(上下の偏光板)を透過軸が直交するように配置して、かつその透過軸の一方を液晶層の配向方向に平行にしている。液晶層に入射する光は直線偏光で、かつその振動方向は液晶層の配向方向に平行なため、液晶層によって位相差を与えられない。これにより低透過率の暗表示を実現できるとともに、液晶層と偏光板の間に位相差層(位相差板)が介在しないため視角方向に余分な位相差が発生せず、広視野角の暗表示が実現できる。このように、透過型IPS方式では本来的に位相差層(位相差板)を必要としない。 In the transmissive IPS system, the liquid crystal layer is homogeneously aligned, and polarizing plates (upper and lower polarizing plates) installed on the outer surfaces of the first substrate and the second substrate are arranged so that the transmission axes are orthogonal to each other, and One of the transmission axes is parallel to the alignment direction of the liquid crystal layer. The light incident on the liquid crystal layer is linearly polarized light, and its vibration direction is parallel to the alignment direction of the liquid crystal layer, so that no phase difference is given by the liquid crystal layer. As a result, a dark display with a low transmittance can be realized, and since no retardation layer (retardation plate) is interposed between the liquid crystal layer and the polarizing plate, no extra phase difference occurs in the viewing angle direction, and a dark display with a wide viewing angle is achieved. realizable. As described above, the transmission type IPS method essentially does not require a retardation layer (retardation plate).
半透過型の液晶表示装置では、暗表示のための光学条件が本質的に異なる反射表示部と透過表示部とを1画素内に有する。すなわち、反射表示部においては、光は液晶表示装置を構成する液晶パネルの上面の基板(第1の基板)側の偏光板から入射して、液晶パネル内部の反射板で反射された後に、再び上面の偏光板を通過して使用者に向かう。一方、透過表示部においては、光は液晶パネルの下面の基板(第2の基板)側の偏光板から入射して、その後液晶パネルの上面の偏光板を通過して使用者に向かう。 A transflective liquid crystal display device has a reflective display portion and a transmissive display portion, which have substantially different optical conditions for dark display, in one pixel. That is, in the reflective display unit, light enters the polarizing plate on the substrate (first substrate) side of the upper surface of the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display device, is reflected by the reflective plate inside the liquid crystal panel, and then again. It passes the polarizing plate on the upper surface and heads for the user. On the other hand, in the transmissive display unit, light enters from a polarizing plate on the substrate (second substrate) side on the lower surface of the liquid crystal panel, and then passes through the polarizing plate on the upper surface of the liquid crystal panel and travels toward the user.
このような光路の違いから、反射表示部と透過表示部では暗表示となる光の位相差が4分の1波長だけ異なる。そのため、反射表示部が明表示の時に透過表示部は暗表示になり、あるいはまたその逆になり、反射表示部と透過表示部は互いに異なる印加電圧依存性になってしまう。これらを同一の印加電圧依存性にするには、何らかの方法により反射表示部と透過表示部の位相差を4分の1波長だけシフトさせなければならない。 Due to such a difference in optical path, the phase difference of light that is darkly displayed differs between the reflective display portion and the transmissive display portion by a quarter wavelength. For this reason, when the reflective display portion is bright, the transmissive display portion is dark, or vice versa, and the reflective display portion and the transmissive display portion have different applied voltage dependencies. In order to make them dependent on the same applied voltage, the phase difference between the reflective display portion and the transmissive display portion must be shifted by a quarter wavelength by some method.
従来の半透過型IPS方式では、液晶パネルの上下に全面(外面)に位相差板を配置している。このうち液晶パネルの上側(第1の基板側)の位相差板は、反射表示部に外部から入射する光と、反射表示部の反射板で反射された光と、透過表示部を通過した光が通過する。このように、上側の位相差板は反射表示部と透過表示部の両方に作用する。これに対して、液晶パネルの下側(第2の基板側)の位相差板は透過表示部に入射する光源光のみが通過するため、透過表示部のみに作用する。このような反射表示部と透過表示部に対する上側位相板と下側位相板の作用の違いを利用して、両者の位相差を4分の1波長だけシフトしている。しかし、液晶層と偏光板の間に位相差板が介在することにより視角方向に余分な位相差が発生し、暗表示の視角特性が低下する。 In the conventional transflective IPS system, retardation plates are arranged on the entire surface (outer surface) above and below the liquid crystal panel. Among these, the retardation plate on the upper side (first substrate side) of the liquid crystal panel is light incident on the reflective display portion from the outside, light reflected by the reflective plate of the reflective display portion, and light that has passed through the transmissive display portion. Pass through. As described above, the upper retardation plate acts on both the reflective display unit and the transmissive display unit. On the other hand, the phase difference plate on the lower side (second substrate side) of the liquid crystal panel acts only on the transmissive display unit because only the light source light incident on the transmissive display unit passes therethrough. By utilizing the difference in the action of the upper and lower phase plates with respect to the reflective display portion and the transmissive display portion, the phase difference between them is shifted by a quarter wavelength. However, when the retardation plate is interposed between the liquid crystal layer and the polarizing plate, an extra phase difference is generated in the viewing angle direction, and the viewing angle characteristics of dark display are deteriorated.
また、特許文献3に開示されているような位相差板の機能を液晶パネルに内蔵して位相差層とした半透過型IPS方式では、反射表示部のみに位相差層を形成する。この位相差層の形成には、アクリレート付きの液晶モノマーを主成分とした位相差層形成材料を塗布し、ホトマスク露光するホトリソグラフイ法を用いたパターニングが採用される。
Further, in the transflective IPS system in which the function of a retardation plate as disclosed in
位相差層形成材料には重合開始剤が含まれているが、この重合開始剤は露光に対して過剰反応し易く、過剰反応が起こると硬化した位相差層のパターン幅が設計値より大幅に太くなって、透過表示部にはみ出し、半透過表示特性を低下させてしまう。これでは、高精細(公称2インチで、画素数640×480(VGA))の要求に対応できない。また、位相差層のパターン幅が太くなると、製造工程における露光時の基板とマスクとの位置合わせ裕度が低下する。 The retardation layer forming material contains a polymerization initiator. However, this polymerization initiator tends to excessively react with exposure, and when the excessive reaction occurs, the pattern width of the cured retardation layer is significantly larger than the design value. It becomes thicker and protrudes to the transmissive display portion, degrading the transflective display characteristics. This cannot meet the demand for high definition (nominal 2 inches, pixel number 640 × 480 (VGA)). Further, when the pattern width of the retardation layer is increased, the alignment tolerance between the substrate and the mask during exposure in the manufacturing process is reduced.
本発明の目的は、位相差層を内蔵する液晶表示装置において、良好な表示特性が得られるように、位相差層を形成することにある。いいかえれば、反射表示部に対して、位相差層を、設計されたパターンの裕度内に形成することで、半透過表示特性の低下を抑制して、透過型方式と同等の広視野角を実現可能な半透過型の液晶表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to form a retardation layer so that good display characteristics can be obtained in a liquid crystal display device incorporating a retardation layer. In other words, by forming the retardation layer within the tolerance of the designed pattern with respect to the reflective display part, the degradation of the transflective display characteristic is suppressed, and the wide viewing angle equivalent to the transmissive type is obtained. An object is to provide a transflective liquid crystal display device that can be realized.
位相差層形成材料の過剰反応の発生原因は、ラジカル逐次反応が過剰に進行し、パターン露光時に過剰硬化が起こることにあると思われる。 The cause of the excessive reaction of the phase difference layer forming material seems to be that the radical sequential reaction proceeds excessively and excessive curing occurs during pattern exposure.
そこで、本発明では、位相差層の形成材料として、ラジカル放出の穏やかなホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を添加したアクリレート付き液晶モノマーを用いる。 Therefore, in the present invention, an acrylate-attached liquid crystal monomer to which a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure having a gentle radical emission is added is used as a retardation layer forming material.
本発明は、例えば、反射表示部と透過表示部とを有する液晶表示装置であって、第1の基板と、第2の基板と、当該第1の基板及び当該第2の基板の間に挟持された液晶層と、当該第1の基板及び当該第2の基板の間に内蔵された位相差層と有し、前記位相差層が、アクリレート付き液晶モノマーを、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を用いて重合して形成されたものである。 The present invention is, for example, a liquid crystal display device having a reflective display portion and a transmissive display portion, and is sandwiched between a first substrate, a second substrate, the first substrate, and the second substrate. Liquid crystal layer and a retardation layer built in between the first substrate and the second substrate, and the retardation layer has a liquid crystal monomer with an acrylate and starts photopolymerization having a phosphine oxide structure It is formed by polymerization using an agent.
半透過型IPS方式の液晶表示装置の場合、反射表示部のみに位相差板(位相差層)を配置して、偏光板は反射表示部と透過表示部で共通の仕様とする。偏光板は、液晶パネルを構成する第1の基板と第2の基板の上面と下面の全面に配置し、位相差版は、内蔵の位相差層とする(このとき、位相差層はシール材と前記第1の基板との対向部を除いた内側の表示領域側に配置するのが望ましい)。内蔵の位相差層は反射表示部のみに形成する。この時、上下の偏光板を透過型IPS方式と同様に配置することにより(透過軸が直交、かつその一方が液晶配向方向に平行)、透過型IPS方式と同じ透過表示視角特性を実現する。 In the case of a transflective IPS liquid crystal display device, a retardation plate (retardation layer) is disposed only on the reflective display portion, and the polarizing plate has a specification common to the reflective display portion and the transmissive display portion. The polarizing plate is disposed on the entire upper and lower surfaces of the first substrate and the second substrate constituting the liquid crystal panel, and the retardation plate is a built-in retardation layer (in this case, the retardation layer is a sealing material). It is desirable to dispose it on the inner display area side excluding the portion facing the first substrate). The built-in retardation layer is formed only on the reflective display portion. At this time, by arranging the upper and lower polarizing plates in the same manner as in the transmissive IPS system (the transmission axes are orthogonal and one of them is parallel to the liquid crystal alignment direction), the same transmissive display viewing angle characteristics as in the transmissive IPS system are realized.
また、この内蔵の位相差層は、偏光板を透過型IPS方式と同様に配置した上で、反射表示部と透過表示部の位相差を4分の1波長だけシフトするように配置する。具体的には、液晶層と内蔵の位相差層の積層体を広帯域の4分の1波長板の配置にする。すなわち、反射板に近接する方のリタデーションを4分の1波長とし、他方を2分の1波長とする。 The built-in retardation layer is arranged so that the polarizing plate is arranged in the same manner as in the transmissive IPS system, and the phase difference between the reflective display portion and the transmissive display portion is shifted by a quarter wavelength. Specifically, a laminated body of a liquid crystal layer and a built-in retardation layer is arranged in a broadband quarter-wave plate. That is, the retardation closer to the reflector is set to a quarter wavelength, and the other is set to a half wavelength.
IPS方式では電圧印加時に液晶層は、主にダイレク夕方位が層内で回転するように配向変化し、チルト角の変化は小さくリタデーションは殆ど変化しない。そのため、液晶層と位相差層のうち液晶層を反射電極に近接するように配置して、そのリタデーションを4分の1波長にする。 In the IPS mode, when a voltage is applied, the liquid crystal layer changes its orientation mainly so that the direct orientation rotates within the layer, the change of the tilt angle is small, and the retardation hardly changes. Therefore, the liquid crystal layer of the liquid crystal layer and the retardation layer is disposed so as to be close to the reflective electrode, and the retardation is set to a quarter wavelength.
内蔵の位相差層の遅相軸は以下のように決定する。すなわち、方位角を、上側偏光板透過軸を0度として反時計回りに定義する。位相差層の遅相軸方位角をθPH、液晶層の配向方向の方位角をθLCとすると、広帯域の4分の1波長板とした時の方位角は、次式(1)で表される。 The slow axis of the built-in retardation layer is determined as follows. That is, the azimuth angle is defined counterclockwise with the upper polarizing plate transmission axis as 0 degree. When the slow axis azimuth angle of the retardation layer is θPH and the azimuth angle of the alignment direction of the liquid crystal layer is θLC, the azimuth angle when a broadband quarter-wave plate is obtained is expressed by the following equation (1). .
2θPH=±45°+θLC ・・・式(1) 2θPH = ± 45 ° + θLC (1)
ここで、θLCは透過表示部における偏光板配置を透過型IPSと同様にすることから、0度又は±90度の何れかにしなければならない。これよりθPHは±22.5度(作製上の余裕±10%をみて20度以上25度以下)又は±67.5度(作製上の余裕±10%をみて60度以上75度以下)になる。液晶層と内蔵の位相差板(位相差層)の積層体を広帯域の4分の1波長板の配置にすることにより、可視波長域全域に渡って反射率が低減し、低反射率かつ無彩色の反射表示が得られる。 Here, θLC must be set to 0 ° or ± 90 ° because the polarizing plate arrangement in the transmissive display portion is the same as that of the transmissive IPS. From this, θPH is ± 22.5 degrees (20 ° to 25 ° with a manufacturing margin of ± 10%) or ± 67.5 ° (60 ° to 75 ° with a manufacturing margin of ± 10%) Become. By arranging the laminated layer of the liquid crystal layer and the built-in retardation plate (retardation layer) in a broadband quarter-wave plate, the reflectance is reduced over the entire visible wavelength range, and the low reflectance and no A colored reflective display is obtained.
反射表示部と透過表示部では、反射率と透過率を偏光板の光吸収により定められる限界値にするための液晶層リタデーションの最適値がそれぞれ異なり、反射表示部では4分の1波長、透過表示部では2分の1波長である。これを実現する為には、反射表示部の液晶層厚を透過表示部よりも小さくしなければならない。具体的には反射表示部に層厚調整層を配置して、層厚調整層の厚さの分だけ反射表示部の液晶層の層厚を減少させる。層厚調整層は反射表示部に対応するように配置しなければならない。 The reflective display unit and the transmissive display unit have different optimum values of the liquid crystal layer retardation for setting the reflectance and transmittance to the limit values determined by the light absorption of the polarizing plate. In the display unit, the wavelength is ½. In order to realize this, the thickness of the liquid crystal layer of the reflective display portion must be smaller than that of the transmissive display portion. Specifically, a layer thickness adjusting layer is arranged in the reflective display portion, and the layer thickness of the liquid crystal layer of the reflective display portion is reduced by the thickness of the layer thickness adjusting layer. The layer thickness adjusting layer must be disposed so as to correspond to the reflective display portion.
本発明では、位相差板としてパネルの内部に位相差層の形で内蔵させるが、この内蔵の位相差層は反射表示部に対応する位置に配置する。反射表示部と透過表示部に必要とされるリタデーションの差は4分の1波長であり、内蔵の位相差層に必要とされるリタデーションは2分の1波長である。 In the present invention, the retardation plate is incorporated in the form of a retardation layer as a retardation plate, and this built-in retardation layer is disposed at a position corresponding to the reflective display portion. The difference in retardation required for the reflective display portion and the transmissive display portion is a quarter wavelength, and the retardation required for the built-in retardation layer is a half wavelength.
そのため、内蔵の位相差層の複屈折が液晶層の2倍以上であれば、位相差層の層厚は反射表示部と透過表示部に必要とされる液晶層の層厚差よりも小さくなる。この場合には、位相差層と層厚調整層を積層し、反射表示部に対応するようにパターンニングして、両者の層厚の合計を反射表示部と透過表示部に必要とされる液晶層の層厚差にすればよい。 Therefore, if the birefringence of the built-in retardation layer is more than twice that of the liquid crystal layer, the layer thickness of the retardation layer is smaller than the difference in thickness between the liquid crystal layers required for the reflective display portion and the transmissive display portion. . In this case, the retardation layer and the layer thickness adjusting layer are laminated and patterned so as to correspond to the reflective display portion, and the total thickness of both layers is required for the reflective display portion and the transmissive display portion. What is necessary is just to make the layer thickness difference of a layer.
あるいはまた、位相差層の複屈折が液晶層の2倍であれば、内蔵の位相差層の層厚は反射表示部と透過表示部に必要とされる液晶層の層厚差に等しくなる。この場合には層厚調整層が不要になるので、製造過程を簡略化できる。 Alternatively, if the birefringence of the retardation layer is twice that of the liquid crystal layer, the thickness of the built-in retardation layer is equal to the difference in thickness between the liquid crystal layers required for the reflective display portion and the transmissive display portion. In this case, since the layer thickness adjusting layer is unnecessary, the manufacturing process can be simplified.
以下、図面を用いて、本発明が適用された実施形態について説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
<<第1の実施形態>> << First Embodiment >>
図1は、第1の実施形態が適用された液晶表示装置を構成する液晶パネルの1画素の構成例を説明する平面図である。また、図2は、図1に示した液晶パネルの1画素の概略構成例を説明する図1のA−A’線に沿った断面図である。 FIG. 1 is a plan view illustrating a configuration example of one pixel of a liquid crystal panel constituting the liquid crystal display device to which the first embodiment is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1 for explaining a schematic configuration example of one pixel of the liquid crystal panel shown in FIG. 1.
液晶パネルは、第1の基板31と、液晶層10と、第2の基板32と、から構成され、第1の基板31と第2の基板32の対向間隙に液晶層10が扶持されている。
The liquid crystal panel includes a
第1の基板31の主面(内面)には、ブラックマトリクス35で区画されたカラーフィルタ45と、平坦化層(第1の保護膜)36と、第3の配向膜(内蔵の位相差層用配向膜)37と、内蔵の位相差層(以下、単に位相差層)38と、位相差層38の保護層(第2の保護膜)40と、第1の配向膜33と、がこの順に積層している。
On the main surface (inner surface) of the
ただし、位相差層38は、透過表示部RAにのみ配され、透過表示部TAには、配されていない。
However, the
第3の配向膜37は、液晶層組成物からなる位相差層38の形成材料の配向を制御する配向制御能が付与されている。また、第1の配向膜33は、表示光制御用の液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
第2の基板32の主面には、画素を駆動する薄膜トランジスタTFTを有する。薄膜トランジスタTFTは、走査配線21と、信号配線22と、画素電極28とに接続されている。
The main surface of the
この他に共通配線23と共通電極29を有する。ここでは、薄膜トランジスタTFTは、逆スタガ型構造であり、そのチャネル部はアモルファスシリコン(a−Si)層25で形成されている。走査配線(ゲート)21と、ソース・ドレイン電極24とは、第1の絶縁層51で絶縁されている。薄膜トランジスタTFT上には、第2の絶縁層52がある。
In addition, a
走査配線21と信号配線22は、行方向と列方向に交差して二次元のマトリクスを形成している。薄膜トランジスタTFTは、概略その交差部付近に位置している。
The
共通配線23は、走査配線21と平行に配置されており、第2のスルーホール27を通じて共通電極29に接続されている。画素電極28と薄膜トランジスタTFTのソース・ドレイン電極24とは、第1のスルーホール26で結合されている。画素電極28の上には、第2の配向膜34があり、液晶層10の初期配向を制御する配向制御能が付与されている。
The
第1の基板31は、好適には、イオン性不純物の少ない硼珪酸系ガラスで構成され、厚さは例えば0.5mmである。ブラックマトリクス35で区画されるカラーフィルタ45は、赤色、緑色、青色を呈する各部分(カラーサブピクセル)がストライプ状に繰り返して配列されており、各ストライプは信号電極22に平行である。ブラックマトリクス35とカラーフィルタ45の形成面の凹凸は樹脂性の平坦化層(第1の保護膜、オーバコート膜)36で平坦化されている。第1の配向膜33は、ポリイミド系有機膜であり、ラビング法で配向処理されている。
The
第2の基板32は、第1の基板31と同様の硼珪酸系ガラスが適しており、厚さは例えば0.5mmである。第2の配向膜34は、第1の配向膜33と同様に、水平配向性のポリイミド系有機膜である。信号配線22と走査配線21と共通配線23とは、アルミニウム(Al)やその合金(アルミニウムとネオジムの合金:Al−Nd)、若しくはクロム(Cr)などで形成されており、画素電極28は、インジウム錫酸化物(インジウム・チン・オキサイド:ITO)等の透明導電膜が望ましく、共通電極29もITO等の透明導電膜で形成するのが望ましい。
The
画素電極28は、走査配線21に対して平行なスリット30を有し、スリット30のピッチは、約4μmである。画素電極28と共通電極29とは、層厚が0.5μmの第3の絶縁層53で隔てられており、電圧印加時には画素電極28と共通電極29との間に電界が形成される。電界は、第3の絶縁層53の影響によりアーチ状に歪められて液晶層10中を通過する。このことにより、電圧印加時に液晶層10に配向変化が生じる。なお、上記の数値は、本明細書および図面での他の数値も含めて、あくまで一例であり、本発明はこの数値に限定されるものではない。
The
共通配線23は、画素電極28と交差する部分で画素電極28内に張り出した構造を有する。図1において、共通配線23が画素電極28と重畳する部分が反射表示部RAであり、反射光62に示すように、光を反射する。これ以外の画素電極28と共通電極29の重畳部では、透過光61に示すように、バックライトの光を通過して透過表示部TAとなる。透過表示部TAと反射表示部RAでは最適な液晶層の層厚が異なるため、境界には段差が生じる。透過表示部TAと反射表示部RAの境界を短くするため、境界が画素の短辺に平行になるように透過表示部TAと反射表示部RAを配置した。
The
このように、共通配線23等の配線を反射板で兼用すれば製造過程を低減する効果が得られる。共通配線23を高反射率のアルミニウム等で形成すれば、より明るい反射表示が得られる。共通配線23をクロムとし、アルミニウムや銀合金の反射板を別途形成しても同様の効果が得られる。
Thus, if the wiring such as the
液晶層10は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶層組成物である。ここでは、その複屈折は、25℃において0.067であり、室温域を含む広い温度範囲においてネマチック相を示す。また、薄膜トランジスタを用いて周波数60Hzで駆動した時の保持期間中において、反射率と透過率を充分に保持してフリッカを生じない高抵抗値を示す。
The
次に、図3を参照して、上記のように構成される液晶パネルの製造プロセスを説明する。 Next, a manufacturing process of the liquid crystal panel configured as described above will be described with reference to FIG.
まず、第1の基板31の主面にブラックマトリクス35とカラーフィルタ45とを形成し、その表面を第1の保護膜36で覆って平坦化する(P−1)。第1の保護膜36上に、位相差層用の配向膜(第3の配向膜)37を塗布し、ラビングして配向制御能を付与する(P−2)。第3の配向膜37は、水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。
First, the
次に、第3の配向膜37の上に、位相差層形成材料を塗布する(P−3)。位相差層形成材料は、位相差層38の着色を防止し、かつ過剰(急激)な重合反応による「太り」を防止するため、その成分を適宜選択する必要がある。
Next, a retardation layer forming material is applied on the third alignment film 37 (P-3). The retardation layer forming material needs to be appropriately selected in order to prevent coloring of the
本実施形態では、位相差層形成材料として、光反応性のアクリル基(アクリレート)を分子末端に有するネマチック液晶モノマー(「アクリレート付きの液晶モノマー」という)に、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤(反応開始剤)を1種類または2種類以上を有機溶媒に分散した有機材料を用いる。 In this embodiment, as a retardation layer forming material, a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure in a nematic liquid crystal monomer having a photoreactive acrylic group (acrylate) at the molecular end (referred to as “liquid crystal monomer with acrylate”). An organic material in which one kind or two or more kinds (reaction initiator) is dispersed in an organic solvent is used.
アクリレート付きの液晶モノマーは、必要なΔnに応じて適宜選択すればよい。下記「化1」「化2」に、アクリレート付きの液晶モノマーの例を示す。
What is necessary is just to select suitably the liquid crystal monomer with an acrylate according to required (DELTA) n. Examples of liquid crystal monomers with acrylate are shown in the following “Chemical Formula 1” and “
アクリレート付きの液晶モノマー、光重合開始剤、照射する光の波長を、適宜選択することにより、形成される位相差層38の着色を抑制し、かつ、過剰重合による位相差層38の「太り」を防止することができる。
By appropriately selecting the liquid crystal monomer with acrylate, the photopolymerization initiator, and the wavelength of the light to be irradiated, coloring of the formed
本実施形態では、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤を用いる。ホスフィンオキサイド系光重合開始剤を用いることにより、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、例えば400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上の範囲にすることができ、着色を抑制することができる。
In this embodiment, a phosphine oxide photopolymerization initiator is used. By using a phosphine oxide-based photopolymerization initiator, the transmittance of the
また、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤を用いれば、液晶モノマーの過剰な重合が抑制され、位相差層35の「太り」を防止できる。
Further, if a phosphine oxide photopolymerization initiator is used, excessive polymerization of the liquid crystal monomer is suppressed, and “thickening” of the
下記「化3」に、ホスフィンオキサイド構造を有する重合開始剤の例として、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、を示す。これらは、それぞれ、チバ・スペシャリテイ・ケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals)製のイルガキュア819、ダロキュアTPO、イルガキュア1800(1870)として購入可能である。
Examples of polymerization initiators having a phosphine oxide structure in the following “
位相差層形成材料には、濡れ性を向上する目的でレベリング剤を0.01〜0.3%添加すると効果的である。レベリング剤として、例えばビックケミー・ジャパン製のBYK−302、BYK−306、BYK−307、BYK−330、BYK−352、BYK−354、BYK−356、BYK−361N、BYK−370、BYK−390、テゴ(Tego)製のFlow300、Flow425、FlowZFS460、Glide100、Glide410、Glide420、Glide435、GlideA115、GlideZG400などを用いることができる。 It is effective to add 0.01 to 0.3% of a leveling agent to the retardation layer forming material for the purpose of improving wettability. As a leveling agent, for example, BYK-302, BYK-306, BYK-307, BYK-330, BYK-352, BYK-354, BYK-356, BYK-361N, BYK-370N, BYK-390, manufactured by BYK Japan Tego's Flow 300, Flow 425, Flow ZFS 460, Glide 100, Glide 410, Glide 420, Glide 435, Glide A 115, Glide ZG 400, and the like can be used.
有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどを用いることができる。 As the organic solvent, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether and the like can be used.
位相差層形成材料を塗布した後は、100℃のホットプレートなどにより2〜3分プリベークして溶剤を除去する(P−4)。これにより、透明な膜が形成される。この膜は、プリベークされた時点で第3の配向膜37の配向処理方向を向いて配向しており、位相差板としての機能が付与されている。
After applying the retardation layer forming material, the solvent is removed by prebaking for 2 to 3 minutes using a hot plate at 100 ° C. (P-4). Thereby, a transparent film is formed. This film is oriented in the direction of the orientation treatment of the
プリベークした位相差層形成材料に対し、位相差層38のパターンに対応した開口部を有する露光マスクを用いて、反射表示部RAに対応する部分に紫外光を照射してアクリル基を光重合させて硬化させ、位相差層38を形成する(P−5)。このマスク露光により、露光マスクの開口部に対応するアクリレートが重合し、有機溶剤に不溶な膜となる。このとき、塗布時の溶液濃度及び塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層38のリタデーションが波長550nmにおいて2分の1波長となるようにする。
The pre-baked retardation layer forming material is irradiated with ultraviolet light to a portion corresponding to the reflective display portion RA using an exposure mask having an opening corresponding to the pattern of the
その後、有機溶剤による現像を行い、未露光部分を除去する(P−6)。 Thereafter, development with an organic solvent is performed to remove unexposed portions (P-6).
次に、位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40を形成する(P−7)。さらに、位相差層38の上層のみに、膜厚調整層39を形成する(P−8)。具体的には、まず、第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて紫外線露光する。ここでは反射表示部RAと同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像を行うと、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39が形成される。
Next, a transparent organic layer is applied on the
ここで、膜厚調整層39を設ける理由は、次の通りである。位相差層38にΔnが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは、反射表示部TAと透過表示部RAとの間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、位相差層38上に膜厚調整層39を形成することにより、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保する。
Here, the reason for providing the film
次に、第1の基板31の主面最上層に第1の配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の配向膜34を塗布し、所定の角度で互いに交叉するような方向にラビング処理した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在させ(P−9)、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−10)。
Next, the
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する(P−11)。ここで、第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は、液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する。
Finally, the first
以上、液晶パネルの製造プロセスについて説明した。 The liquid crystal panel manufacturing process has been described above.
なお、上記の液晶パネルでは、第1の偏光板41の粘着層43には、その内部に屈折率が粘着材とは異なる透明な微小球を多数混入した光拡散性の粘着層43を用いた。この様な構成としたことで、粘着材と微小球の界面において両者の屈折率が異なることによって生じる屈折の効果を利用して、入射光の光路を拡大する作用を有する。これにより、画素電極28と共通電極29における反射光の干渉で生じる虹色の着色を低減できる。しかし、粘着層43の構成はこのようなものに限らず、微小球なしの粘着材を用いてもよいことは言うまでもない。
In the liquid crystal panel, the light diffusive pressure-
本実施形態のように、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤を添加した位相差層形成材料を使用すると、位相差層38のパターン幅は、マスク開口部の幅の設計値より3〜5μm程度の太りに抑制される。したがって、パターン幅最細部を20μm以下とすることも可能となる。そして、ホトマスクの再現性が向上し、液晶パネルの高精細化が実現可能となる。さらに、製造工程において、パターン露光時の位置合わせ精度の裕度が大きくなり、露光合わせズレに起因する製品不良が低減する。
When a retardation layer forming material to which a phosphine oxide photopolymerization initiator is added is used as in this embodiment, the pattern width of the
ここで、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤の有用性について比較例を用いて説明する。比較例では、下記「化4」に示すように、汎用的な光重合開始剤、例えばチバ・スペシャリテイ・ケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals)製のイルガキュア(IRUGACURE(R))907、イルガキュア369、あるいは2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−1、3,5−トリアジンを用いた。
Here, the usefulness of the phosphine oxide photopolymerization initiator will be described using a comparative example. In the comparative example, as shown in “
上記から選ばれる光重合開始剤を1種類または2以上を添加した場合、重合速度が速く、且つ重合度が高いと考えられ、パターン露光時にマスク開口部の幅(サイズ)以上に過剰硬化して、現像後のパターン幅がマスク開口幅よりも10〜15μm程度太くなる。一方、5μm程度の開口マスクを使用すると開口部直下と過剰硬化部の膜厚差が顕著となり、面内膜厚が不均一となる。従って、20μm以下のパターン幅を形成することは困難である。また、これらの光重合開始剤は、反応終了後も、残渣を含め、位相差材料内部に残留するため、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上にする事は難しく、通常90%以下の範囲となり、これらの着色を抑制できない。
When one or two or more photopolymerization initiators selected from the above are added, it is considered that the polymerization rate is high and the degree of polymerization is high, and it is excessively cured beyond the width (size) of the mask opening during pattern exposure. The pattern width after development is about 10 to 15 μm thicker than the mask opening width. On the other hand, when an opening mask of about 5 μm is used, the difference in film thickness between the portion immediately below the opening and the excessively hardened portion becomes remarkable, and the in-plane film thickness becomes nonuniform. Therefore, it is difficult to form a pattern width of 20 μm or less. In addition, since these photopolymerization initiators remain in the retardation material including the residue even after the reaction is completed, the transmittance of the
一方、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤は、フォトブリーチング機能をもつことが知られており、光重合開始剤由来の着色が起きないため、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上の範囲にすることができ、位相差層38の着色を抑制することができる。
On the other hand, the phosphine oxide-based photopolymerization initiator is known to have a photobleaching function, and since the coloration derived from the photopolymerization initiator does not occur, the transmittance of the
本実施形態において、位相差層38は、液晶高分子からなるため、有機高分子フイルムを延伸して作成した従来の外付けの位相差板と比較して分子の配向性が高く、液晶層10と同程度の配向性を有する。そのため、位相差層38のΔnは、外付けの位相差板よりもはるかに大きく、分子構造並びに成膜条件を適宜調整すれば液晶層10と同程度若しくはこれ以上にすることができる。外付けの位相差板の層厚は数十μmもあり液晶層の層厚の10倍近くにもなるが、液晶高分子を用いて内臓の位相差層とすれば、位相差層38の層厚を大幅に減少させることが可能となり、反射表示部と透過表示部の段差よりも薄くすることができる。これにより、位相差層38を反射表示部に合わせてパターンニングしても特別な平坦化は不要になる。
In this embodiment, since the
以上のようにして作製した半透過型液晶パネルを駆動装置に接続し、背後にバックライトを配置して液晶表示装置を構成し、その表示状態を観察した。バックライトを消燈した状態で、明所において観察したところ、反射表示による表示画像を確認できた。次に、バックライトを点燈した状態にして暗所において観察したところ、透過表示による表示画像を確認できた。基板法線に対する観察方向を広い範囲で変えても階調反転が生じず、かつコントラスト比の低下は少なかった。 The transflective liquid crystal panel manufactured as described above was connected to a driving device, a backlight was placed behind the liquid crystal display device, and the display state was observed. When observed in a bright place with the backlight turned off, a display image by reflection display could be confirmed. Next, when the backlight was turned on and observed in a dark place, a display image by transmissive display could be confirmed. Even if the observation direction with respect to the substrate normal was changed in a wide range, gradation inversion did not occur and the contrast ratio did not decrease much.
また、上記実施形態の液晶表示装置においては、シール材と第1の基板31との間に、当該シール材とは接着力が小さい位相差層材料がない。したがって、第1の基板31と第2の基板32は強固に固着され、外力の印加による両基板のずれや剥離が回避され、全環境型の構造堅固な表示装置が得られる。
Moreover, in the liquid crystal display device of the said embodiment, there is no phase difference layer material with small adhesive force with the said sealing material between the sealing material and the 1st board |
以上のようにして作製した液晶パネルからなる半透過型液晶表示装置の透過表示部TAは、第1の偏光板41の透過軸と第2の偏光板42の透過軸は直交し、かつ後者は液晶層配向方向に平行である。これは透過型IPS方式と同様の構成であるので、透過表示については透過型IPS方式と同様にモニター用途にも耐える広視野角が得られる。
In the transmissive display portion TA of the transflective liquid crystal display device composed of the liquid crystal panel manufactured as described above, the transmission axis of the first
一方、反射表示部RAは、ホモジニアス配向の液晶層10と、位相差層38と、第1の偏光板41から構成される。位相差層38の遅相軸、液晶層配向方向、第1の偏光板41の透過軸角度の相互関係は次のようになる。すなわち、図1に示した画素電極28のスリット30が信号配線22に対して垂直なため、電界方向は、信号配線22の方向に対して平行になる。方位角を反時計回りに定義すると、液晶層の配向方向は電界方向に対して−75度で、これにより電圧印加時の配向変化を安定化するとともに配向変化が生じる間借電圧を低減する効果が得られる。位相差層38の遅相軸方向と第1の偏光板41の透過軸は、液晶層の配向方向に対してそれぞれ67.5度と90度である。
On the other hand, the reflective display portion RA includes a homogeneously oriented
さらに、反射表示部RAの液晶層10と位相差層38のリタデーションは、それぞれ4分の1波長と2分の1波長としたため、反射表示部RAにおいて、液晶層10と位相差層38と第1の偏光板41の積層体は広帯域の円偏光板になる。電圧無印加時には、可視波長のほぼ全域において、入射光は円偏光又はこれに近い偏光状態になって反射板に入射する。反射後に、再び第1の偏光板41に入射する際には、それら振動方向が、第1の偏光板の吸収軸に対して平行な直線偏光になるため、無彩色の暗表示が得られる。
Further, since the retardation of the
位相差層38の遅相軸方位角を定める上記式(1)と位相差層38と液晶層10のリタデーションは、ポアンカレ球表示を用いて以下のようにして導出される。ポアンカレ球表示は偏光状態を記述するストークスパラメータ(S1、S2、S3)を3軸とする空間内で定義され、ポアンカレ球上の各点は偏光状態に一対一に対応する。例えば、ポアンカレ球上の(S1、S2)平面との交線(赤道)は直線偏光に対応し、S3軸との交点(北極と南極)は円偏光に対応し、それ以外は楕円偏光に対応する。また、(S1、S2、S3)は電気ベクトルの任意のX軸成分Ex、任意のY軸成分Ey、ExとEyの位相差δを用いてそれぞれ次式(2)(3)(4)で表される。
The above formula (1) for determining the slow axis azimuth of the
S1=(Ex2−Ey2)/(Ex2+Ey2) ・・・式(2) S1 = (Ex 2 −Ey 2 ) / (Ex 2 + Ey 2 ) (2)
S2=2ExEycosδ/(Ex2+Ey2) ・・・式(3) S2 = 2ExEycos δ / (Ex 2 + Ey 2 ) (3)
S3=2ExEysinδ/(Ex2+Ey2) ・・・式(4) S3 = 2ExEysinδ / (Ex 2 + Ey 2 ) (4)
位相差層38や振れのない液晶層10による偏光状態の変換は、ポアンカレ球上では(S1、S2)平面内に含まれ、ポアンカレ球の中心を通過する線の回りの回転として表される。この時の回転角は、位相板のリタデーションが1/2波長ならば1/2回転であり、1/4波長ならば1/4回転である。
The conversion of the polarization state by the
可視光域のうちの代表的な波長、例えば、人間の視感度が最高になる波長550nmの入射光が、第1の偏光板41、位相差層38、反射表示部RAの液晶層10を順次通過して画素電極28又は共通電極29に到達する過程に着目する。
Incident light having a typical wavelength in the visible light region, for example, a wavelength of 550 nm at which human visibility is maximized, sequentially passes through the first
説明のため、ポアンカレ球を地球儀に擬してS3軸との交点を北極と南極、(S1、S2)平面との交線を赤道と呼ぶことにすると、第1の偏光板41によって直線偏光になった入射光はポアンカレ球上の赤道に位置するが、位相差層38により方位角が回転軸を中心に1/2回転して赤道の別の一点に移動して、振動方向の異なる直線偏光に変換される。次いで、液晶層10により方位角が回転軸を中心に1/4回転して北極に移動して、すなわち、円偏光に変換される。
For the sake of explanation, if the Poincare sphere is simulated as a globe and the intersection with the S3 axis is called the north and south poles, and the intersection with the (S1, S2) plane is called the equator, the first
次に、これ以外の波長の入射光に着目すると、リタデーションには波長依存性があり、位相差層でも液晶層でも短波長側ほどリタデーションが大きく、長波長側ほど小さい。そのために、回転角は波長によって異なり、位相差層38による回転において、550nm以外の波長の光は1/2回転にならずに赤道から外れた点に移動する。短波長側の青の光はリタデーションが1/2波長よりも大きいため、1/2回転よりも大きく回転して赤道上から外れた位置に移動する。長波長側の赤の光は、リタデーションが1/2波長よりも小さいため、1/2回転よりも小さく回転して赤道上から外れた位置に移動する。
Next, when attention is paid to incident light having a wavelength other than this, retardation has wavelength dependency, and the retardation is larger on the short wavelength side and smaller on the longer wavelength side in both the retardation layer and the liquid crystal layer. Therefore, the rotation angle varies depending on the wavelength, and light having a wavelength other than 550 nm moves to a point deviating from the equator without being halved in rotation by the
しかし、これに次いで作用する液晶層10による回転では移動方向が概略反対方向になるために、位相差層38において生じた波長による回転角の違いが補償される。すなわち、短波長側の青の光は、液晶層10においても1/4回転よりも大きく回転するが、南半球上から移動を始めるためちょうど北極上に達する。長波長側の赤の光は、液晶層10においても1/4回転よりも小さく回転するが、北半球上から移動を始めるため1/4回転よりも小さく回転することによりちょうど北極上に達する。その結果、各波長の光は北極の近傍に集中して、各波長の光は、ほぼ同一の円偏光になる。これを液晶層の表示状態として観察すると、可視波長の広い領域で反射率が低減した無彩色の暗表示が得られる。
1/4回転方向を延長するように補助線を引くと、この補助線はその回転の中心を表す液晶層配向方向(方位角θ’LC)に直交する。また、1/2回転の中心を表す内蔵位相板の遅相軸方向(方位角θ’PH)は、S1軸と補助線間の角度を2等分する。Sl軸と補助線との間の角度を2等分した角度接、θ’PH−180°であり、θ’LC−180°は(θ’PH−180°)×2+90°に等しいことから、次式(5)が求まる。
However, since the movement direction is substantially opposite in the rotation by the
When an auxiliary line is drawn so as to extend the quarter rotation direction, the auxiliary line is orthogonal to the liquid crystal layer alignment direction (azimuth angle θ′LC) representing the center of the rotation. Further, the slow axis direction (azimuth angle θ′PH) of the built-in phase plate representing the center of 1/2 rotation bisects the angle between the S1 axis and the auxiliary line. The angle tangent obtained by dividing the angle between the Sl axis and the auxiliary line into two equal parts, θ′PH−180 °, and θ′LC−180 ° is equal to (θ′PH−180 °) × 2 + 90 °. The following equation (5) is obtained.
2θ’PH=90°+θ’LC ・・・式(5) 2θ′PH = 90 ° + θ′LC (5)
上記はポアンカレ球上の北極NPに各波長の入射光を集中させるが、ポアンカレ球の南極SPに集中しても同様の効果が得られる。この場合にはθ’PHとθ’LCの関係は、次式(6)で表される。 In the above, incident light of each wavelength is concentrated on the North Pole NP on the Poincare sphere, but the same effect can be obtained by concentrating on the South Pole SP of the Poincare sphere. In this case, the relationship between θ′PH and θ′LC is expressed by the following equation (6).
2θ’PH=−90°+θ’LC ・・・式(6) 2θ′PH = −90 ° + θ′LC Formula (6)
さらには、各波長の入射光を北極NP又は南極SPに集中させるには、これ以外に、θPHとθ’LCの関係はそれぞれ式(5)(6)で表される。すなわち、360°−θ’LCは(360° −θ’PH)×2+90°に等しいことから、2θ’PH=360°+90°+θ’LCとなり、式(5)で表される。また、180°−θ’LCは(180°−θ’PH)×2+90°に等しいことから、2θ’PH=360°−90°+θ’LCとなり、式(6)で表される。 Furthermore, in order to concentrate the incident light of each wavelength on the north pole NP or the south pole SP, the relationship between θPH and θ′LC is expressed by equations (5) and (6), respectively. That is, since 360 ° −θ′LC is equal to (360 ° −θ′PH) × 2 + 90 °, 2θ′PH = 360 ° + 90 ° + θ′LC, which is expressed by Expression (5). Since 180 ° −θ′LC is equal to (180 ° −θ′PH) × 2 + 90 °, 2θ′PH = 360 ° −90 ° + θ′LC, which is expressed by Expression (6).
ポアンカレ球上での回転軸は、遅相軸の方位角θPHとθLCに対応しており、回転軸の方位角は、実空間における遅相軸の方位角の2倍(θ’PH=2θPH、θ’LC=2θLC)である。これを式(5)(6)に代入することにより、内蔵位相板と硬晶層層の遅相軸方位角の関係を表す前記した式(1)が求まる。 The rotation axis on the Poincare sphere corresponds to the azimuth angles θPH and θLC of the slow axis, and the azimuth angle of the rotation axis is twice the azimuth angle of the slow axis in real space (θ′PH = 2θPH, θ′LC = 2θLC). By substituting this into the equations (5) and (6), the above equation (1) representing the relationship between the slow axis azimuth of the built-in phase plate and the hard crystal layer can be obtained.
第1の実施形態では、透過表示の視角特性を透過型IPSと同等にするために、透過表示部TAにおける偏光板配置を透過型IPS方式と同様にする。このことによりθLC=90度とした。これを式(1)に代入してマイナス符号を選択すると、θPH=22.5度となり、位相差層の遅相軸方位角が求まる。なお、上記した位相差層の遅相軸方位角の設定に関する詳細については、特許文献3に開示されているので、これ以上の説明はしない。
In the first embodiment, in order to make the viewing angle characteristic of the transmissive display equal to that of the transmissive IPS, the polarizing plate arrangement in the transmissive display unit TA is made the same as that of the transmissive IPS system. This made θLC = 90 degrees. Substituting this into equation (1) and selecting a minus sign results in θPH = 22.5 degrees, and the slow axis azimuth of the retardation layer is obtained. Note that details regarding the setting of the slow axis azimuth of the retardation layer described above are disclosed in
<<第2の実施形態>> << Second Embodiment >>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図4は、第2の実施形態の液晶表示装置にかかる液晶パネルの断面図である。これは、図1のA−A’線に沿った断面図に相当する。本実施形態の液晶表示装置は、位相差層38に関して、上記第1の実施形態の液晶表示装置と異なる。他の構成は、第1の実施形態と同様なので説明を省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel according to the liquid crystal display device of the second embodiment. This corresponds to a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. The liquid crystal display device of the present embodiment is different from the liquid crystal display device of the first embodiment with respect to the
上記第1の実施形態では、位相差層38を形成するために、平坦化層36上の第3の配向膜37の全面に、位相差層形成材料を塗布して、マスク露光により、反射表示部RAのみ選択硬化させ、透過表示部TAの未硬化部分を、有機現像にて除去した。これに対して、本実施形態では、透過表示部TAの未硬化部分を、加熱して位相差性を無くして硬化させる。そして、除去することなく透明層38nとして残す。
In the first embodiment, in order to form the
図5は、本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶パネルの製造プロセスを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the liquid crystal panel constituting the liquid crystal display device of the present embodiment.
第3の配向膜37を第1の基板31の全面に形成した後、ラビングして配向制御能を付与する(P−2)。第3の配向膜37は水平配向性であり、位相差層38の遅相軸方向を定める機能を有する。
After the
次に、第3の配向膜37の上に、位相差層材料を塗布する(P−3)。ここでは、位相差層材料として、上記第1の実施形態と同様に、光反応性のアクリル基(アクリレート)を分子末端に有するネマチック液晶モノマーに、ホスフィンオキサイド構造を有する重合開始剤(反応開始剤)を有機溶媒に分散した有機材料を用いる。 Next, a retardation layer material is applied on the third alignment film 37 (P-3). Here, as a retardation layer material, a polymerization initiator (reaction initiator) having a phosphine oxide structure is added to a nematic liquid crystal monomer having a photoreactive acrylic group (acrylate) at the molecular end, as in the first embodiment. ) Is used in an organic solvent.
位相差層形成材料のアクリレート付きの液晶モノマー、ホスフィンオキサイド構造を有する重合開始剤は、上記第1の実施形態で例示した通りである。 The liquid crystal monomer with an acrylate of the retardation layer forming material and the polymerization initiator having a phosphine oxide structure are as exemplified in the first embodiment.
ここで、重合開始剤と照射する光との関係について説明する。位相差層38を形成するための液晶物質は、通常、300nm未満の波長の光を吸収すると着色を生じてしまう。したがって、300nm未満の波長の光が照射されないようにするとよい。
Here, the relationship between the polymerization initiator and the irradiated light will be described. The liquid crystal material for forming the
そのため、特定波長の光が照射可能なランプを用いる。例えば、ブラックライトブルー蛍光ランプ(Black−lightBlue(BL−B)Fluorescent Lamp)を用いるのが望ましい。ブラックライトブルー蛍光ランプは、近紫外光(Near−ultraviolet Light、公称波長帯域:300〜400nm)を主として放射し、例えば、360nmのピーク波長を示す。 Therefore, a lamp that can irradiate light of a specific wavelength is used. For example, it is desirable to use a black light blue fluorescent lamp (Black-light Blue (BL-B) Fluorescent Lamp). The black light blue fluorescent lamp mainly emits near-ultraviolet light (Near-ultraviolet Light, nominal wavelength band: 300 to 400 nm), and exhibits a peak wavelength of, for example, 360 nm.
または、300nm未満の波長の光を遮断するフィルタを用いてもよい。例えば、短波長光を遮断する短波長カット紫外線フィルタなどを用いることができる。また、位相差板を形成する液晶物質の吸収波長を全てカットするようなフィルタを用いてもよい。その例として、帝人デュポンフイルム製のテイジンテトロンフイルムG2(商品名)を用いることができる。 Alternatively, a filter that blocks light having a wavelength of less than 300 nm may be used. For example, a short wavelength cut ultraviolet filter that blocks short wavelength light can be used. In addition, a filter that cuts all absorption wavelengths of the liquid crystal substance forming the retardation plate may be used. As an example, Teijin Tetron Film G2 (trade name) manufactured by Teijin DuPont Film can be used.
このように、ランプやフィルタを選択することにより、300nm以上の光を照射するため、位相差形成材料は、300nm以上の波長の光の照射により硬化する必要がある。そこで、光重合開始剤は、300〜400nmに吸収があるものを選択する。好ましくは、溶媒であるメタノール中での吸光係数が、365nmで1000ml/g cm以上、405nmで100ml/g cm以上の範囲にある光重合開始剤である。 Thus, since the light of 300 nm or more is irradiated by selecting a lamp or a filter, the phase difference forming material needs to be cured by irradiation of light having a wavelength of 300 nm or more. Therefore, a photopolymerization initiator having absorption at 300 to 400 nm is selected. Preferably, it is a photopolymerization initiator whose extinction coefficient in methanol as a solvent is in the range of 1000 ml / g cm or more at 365 nm and 100 ml / g cm or more at 405 nm.
上記のように、位相差板の材料、光重合開始剤、照射する光の波長を適宜選択することにより、位相差層38及び透明層38nの透過率をそれぞれ、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上の範囲にすることができ、これらの着色を抑制することができる。
As described above, the transmittance of the
位相差層形成材料を塗布した後、これを100℃のホットプレートなどにより2〜3分プリベークして溶剤を除去する(P−4)ことで透明な膜が形成される。この膜は、プリベークされた時点で第3の配向膜37の配向処理方向を向いて配向しており、位相差板としての機能が付与されている。
After applying the retardation layer forming material, this is pre-baked for 2 to 3 minutes with a hot plate at 100 ° C. to remove the solvent (P-4), thereby forming a transparent film. This film is oriented in the direction of the orientation treatment of the
プリベークした位相差層形成材料に対し、形成しようとする位相差層38のパターンに対応した開口部を有する露光マスクを用いて反射表示部RAに対応する部分に紫外光(好ましくは、上述のように300nm未満の波長をカットする)を照射してアクリル基を光重合させて硬化させ、位相差層38とする(P−5)。このマスク露光により、露光マスクの開口部に対応するアクリレートが重合し、位相差板として機能する。このとき、塗布時の溶液濃度及び塗布条件を適宜調整して膜厚を調整し、位相差層38のリタデーションが波長550nmにおいて2分の1波長となるようにする。
The pre-baked retardation layer forming material is exposed to ultraviolet light (preferably as described above) in a portion corresponding to the reflective display portion RA using an exposure mask having an opening corresponding to the pattern of the
その後、位相差層形成材料の液晶モノマーのネマチック・等方相転移温度以上に第1の基板全体を加熱することにより、露光マスクの非開口部に相当する未硬化の部分の位相差性を消滅させる。位相差性を消滅させる加熱状態で全面をランプ露光することで露光マスクの非開口部に位置する未硬化のアクリル基を光重合させ、位相差性を無くしたまま硬化させ、透明層38nとする(P−6’)。 Thereafter, the entire first substrate is heated to a temperature higher than the nematic / isotropic phase transition temperature of the liquid crystal monomer of the retardation layer forming material, thereby eliminating the retardation of the uncured portion corresponding to the non-opening portion of the exposure mask. Let By exposing the entire surface to a lamp in a heating state that eliminates the phase difference, the uncured acrylic group located in the non-opening portion of the exposure mask is photopolymerized and cured without any phase difference, thereby forming a transparent layer 38n. (P-6 ').
なお、全面露光用のランプは、20W程度の紫外線蛍光ランプを並列に並べたものでよいが、その一種であるブラックライトブルー蛍光ランプ(Black−lightBlue(BL−B)Fluorescent Lamp)を用いるのが望ましい。ブラックライトブルー蛍光ランプは、近紫外光(Near−ultraviolet Light、公称波長帯域:300〜400nm)を主として放射し、例えば、360nmのピーク波長を示す。 The whole-surface exposure lamp may be an ultraviolet fluorescent lamp of about 20 W arranged in parallel, but a black light blue fluorescent lamp (Black-light Blue (BL-B) Fluorescent Lamp), which is one type thereof, is used. desirable. The black light blue fluorescent lamp mainly emits near-ultraviolet light (Near-ultraviolet Light, nominal wavelength band: 300 to 400 nm), and exhibits a peak wavelength of, for example, 360 nm.
位相差層38は液晶高分子からなるため、有機高分子フイルムを延伸して作成した従来の外付けの位相差板と比較して分子の配向性が高く、液晶層10と同程度の配向性を有する。また、透明層38nは光学的に透明であり、Δnは0となるが、同一層に位置する位相差層38のΔnは、外付けの位相差板よりもはるかに大きく、分子構造並びに成膜条件を適宜調整すれば液晶層10と同程度若しくはこれ以上にすることができる。外付けの位相差板の層厚は数十μmもあり液晶層の層厚の10倍近くにもなるが、液晶高分子を用いて内臓の位相差層とすれば、位相差層38の層厚を大幅に減少させることが可能となり、また、反射表示部RAと透過表示部TAの段差は無くなる。
Since the
次に、位相差層38の上に透明な有機層を塗布して第2の保護層40とする(P−7)。次に第2の保護層40に感光性透明レジストを塗布し、露光マスクを用いて紫外線露光する。ここでは反射表示部と同様の分布になるような露光マスクを用いてパターンニングする。その後、アルカリ現像により、位相差層38の上層のみに膜厚調整層39を形成する(P−8)。
Next, a transparent organic layer is applied on the
位相差層38にΔnが液晶層の2倍よりも大きいものを用いると、位相差層38のリタデーションを2分の1波長としたときに厚さが不十分になり、位相差層38だけでは、反射表示部RAと透過表示部TAとの間のリタデーションの差は4分の1波長よりも小さくなる。そこで、位相差層38上に膜厚調整層39を形成することにより、反射表示部と透過表示部に4分の1波長のリタデーション差を確保する。
If the
第1の基板31の主面最上層に第1の配向膜33を、第2の基板32の主面最上層に第2の配向膜34を塗布し、所定の角度で互いに交叉するような方向にラビング処理した後に、第1の基板31と第2の基板32の表示領域に柱状スペーサを介在し(P−9)、外周縁の内側にシール材を塗布して両基板を貼り合わせて組立て、内側に液晶層10を封入する(P−10)。
A direction in which the
最後に、第1の基板31と第2の基板32の外側に第1の偏光板41と第2の偏光板42をそれぞれ配置する(P11)。第1の偏光板41と第2の偏光板42の透過軸は液晶層配向方向に対してそれぞれ直交、平行になるように配置する。
Finally, the first
以上、第2の実施形態の液晶パネルの製造プロセスについて説明した。 The manufacturing process of the liquid crystal panel of the second embodiment has been described above.
本実施形態のように、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤を添加した位相差層形成材料を使用すると、位相差層38のパターン幅は、マスク開口部の幅の設計値より3〜5μm程度の太りに抑制される。したがって、パターン幅最細部を20μm以下とすることも可能となる。そして、ホトマスクの再現性が向上し、液晶パネルの高精細化が実現可能となる。さらに、製造工程において、パターン露光時の位置合わせ精度の裕度が大きくなり、露光合わせズレに起因する製品不良が低減する。
When a retardation layer forming material to which a phosphine oxide photopolymerization initiator is added is used as in this embodiment, the pattern width of the
ここで、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤の有用性について比較例を用いて説明する。比較例では、上記「化4」に示したように、汎用的な光重合開始剤、例えばチバ・スペシャリテイ・ケミカルズ(Ciba Specialty Chemicals)製のイルガキュア(IRUGACURE(R))907、イルガキュア369、あるいは2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−1、3,5−トリアジンを用いた。
Here, the usefulness of the phosphine oxide photopolymerization initiator will be described using a comparative example. In the comparative example, as shown in the above “
上記から選ばれる光重合開始剤を1種類または2以上を添加した場合、重合速度が速く、且つ重合度が高いと考えられ、パターン露光時にマスク開口部の幅(サイズ)以上に過剰硬化して、現像後のパターン幅がマスク開口幅よりも10〜15μm程度太くなる。一方、5μm程度の開口マスクを使用すると開口部直下と過剰硬化部の膜厚差が顕著となり、面内膜厚が不均一となる。従って、20μm以下のパターン幅を形成することは困難である。また、これらの光重合開始剤は、反応終了後も、残渣を含め、位相差材料内部に残留するため、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上にする事は難しく、通常90%以下の範囲となり、これらの着色を抑制できない。さらに、本プロセスでは透過表示部TAにも透明層38nとした位相差材層が残るため、着色による透過表示部TAの透過率が低下する(400nmで透過率90%以下)。
When one or two or more photopolymerization initiators selected from the above are added, it is considered that the polymerization rate is high and the degree of polymerization is high, and it is excessively cured beyond the width (size) of the mask opening during pattern exposure. The pattern width after development is about 10 to 15 μm thicker than the mask opening width. On the other hand, when an opening mask of about 5 μm is used, the difference in film thickness between the portion immediately below the opening and the excessively hardened portion becomes remarkable, and the in-plane film thickness becomes nonuniform. Therefore, it is difficult to form a pattern width of 20 μm or less. In addition, since these photopolymerization initiators remain in the retardation material including the residue even after the reaction is completed, the transmittance of the
一方、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤は、フォトブリーチング機能をもつことが知られており、光重合開始剤由来の着色が起きないため、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上の範囲にすることができ、位相差層38の着色を抑制することができる。
On the other hand, the phosphine oxide-based photopolymerization initiator is known to have a photobleaching function, and since the coloration derived from the photopolymerization initiator does not occur, the transmittance of the
また、ホスフィンオキサイド系光重合開始剤はフォトブリーチング機能をもつことが知られており、光重合開始剤由来の着色が起きないため、位相差層38の透過率を、可視光(VisibleLlght、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上の範囲にすることができ、これらの着色を抑制することができる。
Moreover, since the phosphine oxide photopolymerization initiator is known to have a photobleaching function and coloring due to the photopolymerization initiator does not occur, the transmittance of the
上記の通り作製した半透過型液晶パネルを駆動装置に接続し、背後にバックライトを配置して液晶表示装置を構成し、その表示状態を観察した。バックライトを消燈した状態で、明所において観察したところ、反射表示による表示画像を確認できた。次に、バックライトを点燈した状態にして暗所において観察したところ、透過表示による表示画像を確認できた。基板法線に対する観察方向を広い範囲で変えても階調反転が生じず、かつコントラスト比の低下は少なかった。 The transflective liquid crystal panel produced as described above was connected to a driving device, a backlight was placed behind the liquid crystal display device, and the display state was observed. When observed in a bright place with the backlight turned off, a display image by reflection display could be confirmed. Next, when the backlight was turned on and observed in a dark place, a display image by transmissive display could be confirmed. Even if the observation direction with respect to the substrate normal was changed in a wide range, gradation inversion did not occur and the contrast ratio did not decrease much.
また、本実施形態の液晶表示装置においては、シール材と第1の基板31との間に、当該シール材とは接着力が小さい位相差層材料がない。したがって、第1の基板31と第2の基板32は強固に固着され、外力の印加による両基板のずれや剥離が回避され、全環境型の構造堅固な表示装置が得られる。
Further, in the liquid crystal display device of the present embodiment, there is no retardation layer material having a small adhesive force between the sealing material and the
以上、本発明の実施形態の例について説明した。 The example of the embodiment of the present invention has been described above.
本発明が適用された上記実施形態によれば、大型モニター並みの高画質の表示装置を持ち運ぶことが可能になり、これを携帯電話の表示装置に用いることで、高画質の画像情報が再現可能になり、より高度な画像情報の取扱が可能になる。さらに、デジタルカメラに用いれば、撮影前の画像及び撮影済画像の確認が容易になる。今後、地上波デジタル放送の普及と共に、携帯型テレビの受信状態も大幅に向上することが予想されるが、携帯型テレビに用いれば、場所を選ばずに高画質の画像情報が再現可能となる。 According to the embodiment to which the present invention is applied, it is possible to carry a high-quality display device similar to a large monitor, and by using this for a display device of a mobile phone, high-quality image information can be reproduced. It becomes possible to handle more advanced image information. Furthermore, if it is used for a digital camera, it becomes easy to confirm an image before photographing and a photographed image. In the future, with the spread of terrestrial digital broadcasting, it is expected that the reception status of portable televisions will also improve significantly. However, if used in portable televisions, high-quality image information can be reproduced regardless of location. .
また、本発明によれば、位相差層形成材料の過剰硬化が抑制され、設計値に近いパターン再現性が実現できる。その結果、液晶パネルの更なる高精細化ができ、製造工程におけるパターン露光時の位置合わせ裕度も大きくなり、位置ずれによる製品不良が低減される。 Further, according to the present invention, excessive curing of the retardation layer forming material is suppressed, and pattern reproducibility close to the design value can be realized. As a result, the liquid crystal panel can be further refined, the alignment tolerance during pattern exposure in the manufacturing process is increased, and product defects due to misalignment are reduced.
本発明の液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室に渡る多様な環境下で表示が可能な全環境型の構造堅固な表示装置であり、かつ透過表示ではモニターに比肩する広視野角の表示を得ることができる。 The liquid crystal display device of the present invention is an all-environment-type structurally robust display device capable of displaying in a variety of environments ranging from outdoor to darkroom in fine weather, and has a wide viewing angle display comparable to a monitor in transmissive display. Can be obtained.
上記の通り、本願発明は、内蔵位相差層を形成する際、位相差材料の液晶モノマーに、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を添加することを特徴とする。かかる位相差層の形成方法は、内蔵位相差層を備える様々な方式の液晶表示装置の製造に適用することができる。すなわち、IPS方式に限定されず、位相差層を内蔵する、TN(Twisted Nematic)方式、VA(Virtical Alignment)方式等の液晶表示装置の製造に対しても適用することができる。 As described above, the invention of the present application is characterized by adding a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure to the liquid crystal monomer of the retardation material when the built-in retardation layer is formed. Such a method of forming a retardation layer can be applied to the production of various types of liquid crystal display devices having a built-in retardation layer. That is, the present invention is not limited to the IPS system, and can also be applied to the manufacture of liquid crystal display devices such as a TN (Twisted Nematic) system and a VA (Virtical Alignment) system that incorporate a retardation layer.
10・・・液晶層
21・・・走査配線
22・・・信号配線
23・・・共通配線
25・・・アモルファスシリコン層
26・・・スルーホール
27・・・スルーホール
28・・・画素電極
29・・・共通電極
30・・・スリット
31・・・第1の基板(カラーフィルタ基板)
32・・・第2の基板(TFT基板)
33・・・第1の配向膜
34・・・第2の配向膜
35・・・ブラックマトリックス
36・・・オーバーコート膜
37・・・第3の配向膜
38・・・位相差層
38n・・・透明層
39・・・膜厚調整層
40・・・平坦化層
41・・・第1の偏光板
42・・・第2の偏光板
43・・・粘着層
51,52,53・・・絶縁層
61・・・透過光
62・・・反射光
DESCRIPTION OF
32 ... Second substrate (TFT substrate)
33 ...
Claims (18)
第1の基板と、第2の基板と、当該第1の基板及び当該第2の基板の間に挟持された液晶層と、有し、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に、位相差層を内蔵し、
前記位相差層は、
アクリレート付き液晶モノマーを、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を用いて重合して形成されたものである
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a reflective display portion and a transmissive display portion,
A first substrate; a second substrate; a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A retardation layer is built in between the first substrate and the second substrate,
The retardation layer is
A liquid crystal display device formed by polymerizing an acrylated liquid crystal monomer using a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure.
第1の基板、第2の基板、液晶層、第1の配向膜、第2の配向膜、第3の配向膜、画
素電極、共通電極、位相差層、位相差層材料層、シール材、第1の偏光板、および第2の
偏光板を有し、
前記液晶層は、前記第1の基板と前記第2の基板の対向間隙に扶持され、
前記第1の配向膜は、前記液晶層と前記第1の基板との間に設けられ
前記第2の配向膜は、前記液晶層と前記第2の基板の間に設けられ、
前記画素電極および前記共通電極は、前記第2の基板の主面に、画素毎に設けられ、
前記反射表示部と前記透過表示部は、前記画素毎に設けられ、
前記位相差層は、前記第2の基板の主面側で、前記反射表示部に対応する部分に設けられ、
前記シール材は、前記第1の基板と前記第2の基板の周縁の間を周回して前記液晶層を
封止してなり、
前記第1の偏光板は、前記第1の基板の外面に設置され、
前記第2の偏光板は、前記第2の基板の外面に設置され、
前記位相差層の形成材料は、
アクリレート付き液晶モノマーを、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を用いて重合して形成されたものである
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a reflective display portion and a transmissive display portion,
A first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer, a first alignment film, a second alignment film, a third alignment film, a pixel electrode, a common electrode, a retardation layer, a retardation layer material layer, a sealing material, Having a first polarizing plate and a second polarizing plate;
The liquid crystal layer is held in a facing gap between the first substrate and the second substrate;
The first alignment film is provided between the liquid crystal layer and the first substrate, and the second alignment film is provided between the liquid crystal layer and the second substrate,
The pixel electrode and the common electrode are provided for each pixel on the main surface of the second substrate,
The reflective display portion and the transmissive display portion are provided for each pixel,
The retardation layer is provided on a main surface side of the second substrate and corresponding to the reflective display unit,
The sealing material circulates between the periphery of the first substrate and the second substrate to seal the liquid crystal layer,
The first polarizing plate is disposed on an outer surface of the first substrate;
The second polarizing plate is disposed on an outer surface of the second substrate;
The material for forming the retardation layer is
A liquid crystal display device formed by polymerizing an acrylated liquid crystal monomer using a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure.
前記位相差層は、
透過率が可視光(VisibleLight、400nm乃至800nmの範囲にある波長の光)に対して95%以上である
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
The retardation layer is
A liquid crystal display device having a transmittance of 95% or more with respect to visible light (visible light, light having a wavelength in the range of 400 nm to 800 nm).
前記位相差層は、
最細部のパターンが幅20μm以下で形成されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
The retardation layer is
A liquid crystal display device, wherein the most detailed pattern is formed with a width of 20 μm or less.
前記位相差層は、
前記第1の基板と前記液晶層の間に配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
The retardation layer is
A liquid crystal display device disposed between the first substrate and the liquid crystal layer.
前記第1の偏光板と前記第2の偏光板の透過軸は、互いに直交配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 2,
The liquid crystal display device, wherein transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are arranged orthogonal to each other.
前記第1の偏光板の透過軸と前記第2の偏光板の透過軸の何れか一方は、前記液晶層の配向方向に平行配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 6,
One of the transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate is arranged in parallel to the alignment direction of the liquid crystal layer.
前記反射表示部の前記液晶層のリタデーションは、4分の1波長であり、
前記位相層のリタデーションは、2分の1波長である
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
The retardation of the liquid crystal layer of the reflective display unit is a quarter wavelength,
The retardation of the phase layer is a half wavelength, and the liquid crystal display device.
前記液晶層は、ホモジニアス配向であり、
前記第1の偏光板の透過軸は、前記液晶層の配向方向に平行であり、
前記位相差層の遅相軸方位角は、前記第1の偏光板の透過軸となす角が20度以上25
度以下、又は60度以上75度以下の何れかである
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 2,
The liquid crystal layer is homogeneously oriented;
The transmission axis of the first polarizing plate is parallel to the alignment direction of the liquid crystal layer,
The slow axis azimuth angle of the retardation layer is 20 degrees or more and 25 degrees with the transmission axis of the first polarizing plate.
A liquid crystal display device characterized in that it is either less than 60 degrees or 60 degrees or more and 75 degrees or less.
前記位相差層の上層に膜厚調整層を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 1,
A liquid crystal display device comprising a film thickness adjusting layer above the retardation layer.
前記位相差層を覆い、前記膜厚調整層の下層に透明樹脂からなる保護膜を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 In claim 10,
A liquid crystal display device characterized by covering the retardation layer and having a protective film made of a transparent resin under the film thickness adjusting layer.
前記液晶表示装置は、
第1の基板と、第2の基板と、当該第1の基板及び当該第2の基板の間に挟持された液晶層と、を有し、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に、位相差層を内蔵しており、
前記製造方法は、
アクリレート付き液晶モノマーと、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤とを用いて、前記位相差層を形成する工程を含む
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A method of manufacturing a liquid crystal display device having a reflective display portion and a transmissive display portion,
The liquid crystal display device
A first substrate; a second substrate; and a liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate,
A retardation layer is built in between the first substrate and the second substrate,
The manufacturing method includes:
The manufacturing method of the liquid crystal display device characterized by including the process of forming the said phase difference layer using the liquid crystal monomer with an acrylate, and the photoinitiator which has a phosphine oxide structure.
前記第1の基板の主面に位相差層用配向膜を形成し、該位相差層用配向膜に配向制御能
を付与する工程と、
前記位相差層用配向膜を覆って、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を添加した光硬化性を有するアクリレート付きネマチック液晶モノマーを位相差層材料として塗布する位相差層材料塗布工程と、
前記位相差層材料の前記反射表示部に相当する部分を選択露光して硬化させる露光工程
と、
前記位相差層材料の前記透過表示部に相当する部分を除去する未露光部分除去工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A liquid crystal layer is held in a facing gap between the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate are sealed at the outer peripheral edge of the display region by a sealing material. Is a method of manufacturing a liquid crystal display device, which is composed of a matrix arrangement of a plurality of pixels and has a reflective display portion and a transmissive display portion for each pixel,
Forming a retardation layer alignment film on the main surface of the first substrate, and imparting an alignment control ability to the retardation layer alignment film;
A retardation layer material application step of covering the retardation layer alignment film and applying a photocurable acrylated nematic liquid crystal monomer to which a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure is added as a retardation layer material;
An exposure step of selectively exposing and curing a portion corresponding to the reflective display portion of the retardation layer material;
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: an unexposed portion removing step of removing a portion corresponding to the transmissive display portion of the retardation layer material.
前記第1の基板の主面に位相差層用配向膜を形成し、該位相差層用配向膜に配向制御能
を付与する工程と、
前記位相差層用配向膜を覆って、ホスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤を添加した光硬化性を有するアクリレート付きネマチック液晶モノマーを位相差層材料として塗布する位相差層材料塗布工程と、
前記位相差層材料の前記反射表示部に相当する部分を選択露光して硬化させる露光工程と、
前記位相差層材料の前記透過表示部に相当する部分である未露光部をネマチック等方層転移温度以上に加熱して透明化し、加熱状態のまま光照射で硬化させる工程と
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 A liquid crystal layer is held in a facing gap between the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate are sealed at the outer peripheral edge of the display region by a sealing material. Is a method of manufacturing a liquid crystal display device, which is composed of a matrix arrangement of a plurality of pixels and has a reflective display portion and a transmissive display portion for each pixel,
Forming a retardation layer alignment film on the main surface of the first substrate, and imparting an alignment control ability to the retardation layer alignment film;
A retardation layer material coating step for coating the retardation film for the retardation layer and applying a photocurable acrylated nematic liquid crystal monomer to which a photopolymerization initiator having a phosphine oxide structure is added as a retardation layer material;
An exposure step of selectively exposing and curing a portion corresponding to the reflective display portion of the retardation layer material;
A step of heating an unexposed portion, which is a portion corresponding to the transmissive display portion of the retardation layer material, to a temperature equal to or higher than a nematic isotropic layer transition temperature to be transparent, and curing by irradiation with light in a heated state. A method for manufacturing a liquid crystal display device.
前記位相差層の上層に膜厚調整層を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 In claim 13,
The manufacturing method of the liquid crystal display device characterized by including the process of forming a film thickness adjustment layer in the upper layer of the said phase difference layer.
前記位相差層の上層に膜厚調整層を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 In claim 14,
The manufacturing method of the liquid crystal display device characterized by including the process of forming a film thickness adjustment layer in the upper layer of the said phase difference layer.
前記位相差層とその形成材料の残留層を覆い、前記膜厚調整層の下層に透明樹脂からなる保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 In claim 15,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a step of covering the retardation layer and a residual layer of a material for forming the retardation layer and forming a protective film made of a transparent resin under the film thickness adjusting layer.
前記位相差層とその形成材料の残留層を覆い、前記膜厚調整層の下層に透明樹脂からなる保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 In claim 16,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a step of covering the retardation layer and a residual layer of a material for forming the retardation layer and forming a protective film made of a transparent resin under the film thickness adjusting layer.
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